中国计量大学机电工程学院;浙江大学生物系统工程与食品科学学院;
为提高水稻授粉机器人自主作业路径跟踪的控制精度，提出了一种强化学习DDPG结合模型预测控制MPC的混合控制算法。以DDPG+MPC混合控制框架为基础，通过获取当前时刻状态，以参考路径和当前行驶路径偏差为参照，预测下一时刻机器人状态输出，并利用强化学习DDPG完成对原始MPC控制算法的前轮偏角和加速度补偿，提高路径跟踪的行驶精度，实现授粉机器人按照参考路径高精度自主行驶。仿真验证结果表明：在直线路径下，航向偏差稳定后控制在0.03°以内，改进后DDPG+MPC混合控制算法的横向误差相比于MPC算法降低了0.001 4 m,跟踪精度提高了5.7%;在转弯曲线路径下，航向偏差小于0.5°,DDPG+MPC混合控制算法的横向误差相较于MPC算法降低了0.044 8 m,跟踪精度提高了151.9%,且在直线进入弯道时调整实时性更快，满足授粉机器人自主作业高精度路径跟踪控制要求。
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[1] 杜岳峰，傅生辉，毛恩荣，等.农业机械智能化设计技术发展现状与展望[J].农业机械学报，2019,50(9):1-17.
[2] 刘成良，林洪振，李彦明，等.农业装备智能控制技术研究现状与发展趋势分析[J].农业机械学报，2020,51(1):1-18.
[3] 翁晓星，徐锦大，赵晋，等.多旋翼无人机辅助籼粳杂交稻制种授粉研究[J].中国农机化学报，2022,43(9):24-29.
[4] 钟光跃，杨敏，于小军，等.无人机技术在杂交水稻制种中的应用[J].杂交水稻，2021,36(6):26-29.
[5] 严羽，张晓伟，陈夕军，等.3种不同型号植保无人机施药对水稻几种病虫害的防治效果[J].天津农业科学，2023,29(4):58-62.
[6] 陈涛，杨佳怡，陈池波.农业机械化促进农民增收的作用机制与路径：基于农业生产环节的可分性[J].华中农业大学学报(社会科学版),2022(4):129-140.
[7] 罗锡文，廖娟，胡炼，等.我国智能农机的研究进展与无人农场的实践[J].华南农业大学学报，2021,42(6):8-17,5.
[8] 迟瑞娟，熊泽鑫，姜龙腾，等.基于模型预测的插秧机路径跟踪控制算法[J].农业机械学报，2022,53(11):22-30,99.
[9] 熊宏江.无人插秧机的路径跟踪控制方法研究[D].镇江：江苏大学，2022.
[10] SONG L F,XU C Y,HAO L,et al.Research on PID parameter tuning and optimization based on SAC-Auto for USV path following[J].Journal of marine science and engineering,2022,10(12):1847.
[11] 袁洪良，郭锐，薛梦琦，等.基于状态空间建模的智能农机模型辨识与柔化控制[J].农业机械学报，2022,53(10):405-411,435.
[12] 姜文.基于CarSim/Simulink的农业车辆路径跟踪控制仿真与试验[D].武汉：华中农业大学，2022.
[13] 王玉亮，李汉卿，陈兆英，等.基于MPC的插秧机路径跟踪控制算法研究[J].中国农机化学报，2022,43(7):173-178.
[14] 陈名松，张泽功，吴冉冉，等.基于深度强化学习算法的车辆行为决策研究[J].桂林电子科技大学学报，2022,42(1):29-35.
[15] 李军锋.基于视觉伺服反馈的农业机器人导航控制研究[D].阜新：辽宁工程技术大学，2018.
[16] 张华强，王国栋，吕云飞，等.基于改进纯追踪模型的农机路径跟踪算法研究[J].农业机械学报，2020,51(9):18-25.
[17] ZHAO C Z,ZHANG C L,GUO F J,et al.Research on path following control method of agricultural machinery autonomous navigation through LQR-Feed forward control[C]// 2021 IEEE International Conference on Data Science and Computer Application (ICDSCA).IEEE,2021:228-233.
[18] 马思群，王兆强，韩博，等.改进的LQR横向路径跟踪控制器[J].机械科学与技术，2024,43(1):130-140.
[19] 严国军，贲能军，顾建华，等.基于MPC的无人驾驶拖拉机轨迹跟踪控制[J].重庆交通大学学报(自然科学版),2019,38(9):1-6.
[20] 张健.农机自动驾驶路径规划及控制方法[D].哈尔滨：哈尔滨理工大学，2021.
基本信息:
DOI：10.13427/j.issn.1003-188X.2025.06.003
中图分类号:S224;TP242
引用信息:
[1]温佳,梁喜凤,王永维.基于DDPG+MPC的水稻授粉机器人路径跟踪控制[J].农机化研究,2025,47(06):18-25.DOI:10.13427/j.issn.1003-188X.2025.06.003.
基金信息:
国家自然科学基金项目(31971796)